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    <title>深入分析HashMap与Hashtable的区别 | 博客主页 | 世界是个球，前方总有路！</title>
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        <div class="flex-col header-title ellipsis">深入分析HashMap与Hashtable的区别</div>
        
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        <h1 class="title">深入分析HashMap与Hashtable的区别</h1>
        <h5 class="subtitle">
            
                <time datetime="2020-03-26T16:39:08.000Z" itemprop="datePublished" class="page-time">
  2020-03-27
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	<ul class="article-category-list"><li class="article-category-list-item"><a class="article-category-list-link" href="/blog/categories/Java%E5%AE%B9%E5%99%A8/">Java容器</a></li></ul>

            
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        <nav class="post-toc-wrap post-toc-shrink" id="post-toc">
            <h4>TOC</h4>
            <ol class="post-toc"><li class="post-toc-item post-toc-level-2"><a class="post-toc-link" href="#一、前言"><span class="post-toc-number">1.</span> <span class="post-toc-text">一、前言</span></a></li><li class="post-toc-item post-toc-level-2"><a class="post-toc-link" href="#二、正文"><span class="post-toc-number">2.</span> <span class="post-toc-text">二、正文</span></a><ol class="post-toc-child"><li class="post-toc-item post-toc-level-3"><a class="post-toc-link" href="#emsp-2-1-使用上的不同"><span class="post-toc-number">2.1.</span> <span class="post-toc-text">&amp;emsp;2.1 使用上的不同</span></a></li><li class="post-toc-item post-toc-level-3"><a class="post-toc-link" href="#emsp-2-2-实现细节上的不同"><span class="post-toc-number">2.2.</span> <span class="post-toc-text">&amp;emsp;2.2 实现细节上的不同</span></a></li></ol></li><li class="post-toc-item post-toc-level-2"><a class="post-toc-link" href="#三、总结"><span class="post-toc-number">3.</span> <span class="post-toc-text">三、总结</span></a></li><li class="post-toc-item post-toc-level-2"><a class="post-toc-link" href="#四、参考"><span class="post-toc-number">4.</span> <span class="post-toc-text">四、参考</span></a></li></ol>
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<article id="post-深入分析HashMap与Hashtable的区别"
  class="post-article article-type-post fade" itemprop="blogPost">

    <div class="post-card">
        <h1 class="post-card-title">深入分析HashMap与Hashtable的区别</h1>
        <div class="post-meta">
            <time class="post-time" title="2020-03-27 00:39:08" datetime="2020-03-26T16:39:08.000Z"  itemprop="datePublished">2020-03-27</time>

            
	<ul class="article-category-list"><li class="article-category-list-item"><a class="article-category-list-link" href="/blog/categories/Java%E5%AE%B9%E5%99%A8/">Java容器</a></li></ul>



            
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        <div class="post-content" id="post-content" itemprop="postContent">
            <h2 id="一、前言"><a href="#一、前言" class="headerlink" title="一、前言"></a>一、前言</h2><p>&emsp;&emsp;上个月花了点时间研究了一下<code>HashMap</code>的源码，对<code>HashMap</code>的实现原理有了一个较为深入的了解，今天突然想到有一个常考的面试题——<code>HashMap</code>与<code>Hashtable</code>的区别，于是又花了点时间研究了一下<code>Hashtable</code>的源码。今天这篇博客就来简单介绍一下两者的区别，以下内容将主要从<code>Hashtable</code>的角度，描述它和<code>HashMap</code>有什么不同，而且将分两个方面来叙述——<strong>使用方面</strong>和<strong>实现细节方面</strong>。如果对<code>HashMap</code>不是很了解的，可以阅读一下这篇博客：<a href="http://tewuyiang.gitee.io/blog/HashMap源码解读——深入理解HashMap高效的原因/">HashMap源码解读——深入理解HashMap高效的原因</a>。</p>
<br>

<h2 id="二、正文"><a href="#二、正文" class="headerlink" title="二、正文"></a>二、正文</h2><h3 id="emsp-2-1-使用上的不同"><a href="#emsp-2-1-使用上的不同" class="headerlink" title="&emsp;2.1 使用上的不同"></a>&emsp;2.1 使用上的不同</h3><p>&emsp;<strong>（1）Hashtable线程安全，HashMap线程不安全</strong></p>
<p>&emsp;&emsp;这是这两个容器最根本的区别。<code>HashMap</code>是一个线程不安全的容器，它并没有实现线程同步，所以不应该在多线程的环境下使用。而<code>Hashtable</code>实现了线程同步，是一个线程安全的容器，但是它实现同步的方式比较拙劣——<strong>直接在大部分的public方法上添加synchronized关键字进行同步</strong>，这样对于同一个<code>Hashtable</code>对象，每次只能有一个线程调用它的实例方法。这种拙劣的同步方式使得<code>Hashtable</code>的效率要远远低于<code>HashMap</code>，而且在很多情况下，这种同步是没有意义的，比如在没有写操作发生的情况下，完全可以多个线程同时对<code>Hashtable</code>进行读操作，并不会造成危害。</p>
<p>&emsp;<strong>（2）Hashtable不允许key或value为null，HashMap可以</strong></p>
<p>&emsp;&emsp;在<code>Hashtable</code>的很多方法中（比如<code>put</code>方法），特判了<code>value</code>为<code>null</code>的情况，此时将直接抛出一个<code>NullPointerException</code>；而对于<code>key</code>为<code>null</code>的情况却没有特判，但是若在其中加入一个<code>key</code>为<code>null</code>的元素，依旧会抛出<code>NullPointerException</code>，因为<code>Hashtable</code>中获取<code>key</code>的<code>hash</code>值是直接调用<code>key.hashCode</code>方法，所有<code>key</code>不能为<code>null</code>。我们看<code>Hashtable</code>中的<code>put</code>方法即可知晓（多余的代码被删除）：</p>
<figure class="highlight java"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br><span class="line">4</span><br><span class="line">5</span><br><span class="line">6</span><br><span class="line">7</span><br><span class="line">8</span><br><span class="line">9</span><br><span class="line">10</span><br><span class="line">11</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line"><span class="function"><span class="keyword">public</span> <span class="keyword">synchronized</span> V <span class="title">put</span><span class="params">(K key, V value)</span> </span>&#123;</span><br><span class="line">    <span class="comment">// Make sure the value is not null</span></span><br><span class="line">    <span class="keyword">if</span> (value == <span class="keyword">null</span>) &#123;</span><br><span class="line">        <span class="keyword">throw</span> <span class="keyword">new</span> NullPointerException();</span><br><span class="line">    &#125;</span><br><span class="line"></span><br><span class="line">    <span class="comment">// ......</span></span><br><span class="line">    <span class="keyword">int</span> hash = key.hashCode();</span><br><span class="line"></span><br><span class="line">    <span class="comment">// ......</span></span><br><span class="line">&#125;</span><br></pre></td></tr></table></figure>

<p>&emsp;&emsp;但是<code>HashMap</code>中，无论是<code>key</code>还是<code>value</code>，都可以为<code>null</code>，因为它对<code>null</code>做了特殊处理。<code>HashMap</code>实现中，判断<code>key</code>为<code>null</code>，则不会调用<code>key.hashCode</code>获取它的<code>hash</code>值，而是将<code>0</code>作为它的<code>hash</code>值；而在<code>get</code>方法获取<code>value</code>时，如果找到的节点为<code>null</code>，则直接返回<code>null</code>，否则返回<code>node.value</code>。同样看<code>HashMap</code>中的两段代码来验证这一点：</p>
<figure class="highlight java"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br><span class="line">4</span><br><span class="line">5</span><br><span class="line">6</span><br><span class="line">7</span><br><span class="line">8</span><br><span class="line">9</span><br><span class="line">10</span><br><span class="line">11</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line"><span class="comment">// 此方法为HashMap中获取key的hash值的方法，特判了key == null的情况</span></span><br><span class="line"><span class="function"><span class="keyword">static</span> <span class="keyword">final</span> <span class="keyword">int</span> <span class="title">hash</span><span class="params">(Object key)</span> </span>&#123;</span><br><span class="line">    <span class="keyword">int</span> h;</span><br><span class="line">    <span class="keyword">return</span> (key == <span class="keyword">null</span>) ? <span class="number">0</span> : (h = key.hashCode()) ^ (h &gt;&gt;&gt; <span class="number">16</span>);</span><br><span class="line">&#125;</span><br><span class="line"></span><br><span class="line"><span class="comment">// HashMap中的get方法，特判了value为null的情况</span></span><br><span class="line"><span class="function"><span class="keyword">public</span> V <span class="title">get</span><span class="params">(Object key)</span> </span>&#123;</span><br><span class="line">    Node&lt;K,V&gt; e;</span><br><span class="line">    <span class="keyword">return</span> (e = getNode(hash(key), key)) == <span class="keyword">null</span> ? <span class="keyword">null</span> : e.value;</span><br><span class="line">&#125;</span><br></pre></td></tr></table></figure>

<br>

<h3 id="emsp-2-2-实现细节上的不同"><a href="#emsp-2-2-实现细节上的不同" class="headerlink" title="&emsp;2.2 实现细节上的不同"></a>&emsp;2.2 实现细节上的不同</h3><p>&emsp;<strong>（1）Hashtable使用头插法，JDK1.8之后的HashMap使用尾插法</strong></p>
<p>&emsp;&emsp;先简单说一说什么是头插和尾插：</p>
<ul>
<li>头插法：在链表中插入一个新的节点时，将新节点作为链表的头节点，然后将新节点的<code>next</code>指向旧头节点；</li>
<li>尾插法：在链表中插入一个新的节点时，让链表的尾节点的<code>next</code>指向新节点；</li>
</ul>
<p>&emsp;&emsp;<code>Hashtable</code>使用的是头插法，而<code>HashMap</code>在<code>JDK1.8</code>之前，使用的也是头插法。但是，有人发现在并发情况下，若没有进行线程同步，头插法有很小的概率会导致死循环（这个问题我就不展开描述了，可以自己去查一查），于是从<code>JDK1.8</code>开始，为<code>HashMap</code>添加节点改为了尾插法。</p>
<p>&emsp;<strong>（2）HashMap的容量必须是2^n，而Hashtable的容量没有这个限制</strong></p>
<p>&emsp;&emsp;这是两者之间非常大的一个区别，就这一点，让<code>HashMap</code>和<code>Hashtble</code>在实现上有很大的不同。<code>HashMap</code>的容量一定是<code>2^n</code>，其原因我在前言中推荐的博客里面做了详细的描述，这里就简单说一下。容量定为<code>2^n</code>是为了对取余运算做优化，因为<code>2^n</code>满足一个性质：</p>
<blockquote>
<p><strong>num % 2^n == num &amp; (2^n - 1)</strong></p>
</blockquote>
<p>&emsp;&emsp;不论是<code>HashMap</code>还是<code>Hashtable</code>，要获取节点在数组中的下标，都需要用<code>key</code>的<code>hash</code>值对数组长度取余，而<code>HashMap</code>将数组长度限制为<code>2^n</code>，就是为了用上面公式中的<code>&amp;</code>替代<code>%</code>进行取余操作，因为<code>&amp;</code>的效率要比<code>%</code>更高，而获取下标又是一个频繁的操作，所以这一步优化让<code>HashMap</code>的查找速度有了很大的提升。而在<code>Hashtable</code>中，就是直接用<code>%</code>取余。我们看两者取余的源码：</p>
<figure class="highlight java"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br><span class="line">4</span><br><span class="line">5</span><br><span class="line">6</span><br><span class="line">7</span><br><span class="line">8</span><br><span class="line">9</span><br><span class="line">10</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line"><span class="comment">// HashMap中的取余：tab为存放节点的数组，n为数组长度，hash变量存的是key的哈希值</span></span><br><span class="line"><span class="comment">// 这一步就是获取哈希值为hash的key在tab中的位置</span></span><br><span class="line"><span class="comment">// HashMap中的hash值不会是负数，因为HashMap中自己实现了hash方法求hash值</span></span><br><span class="line">tab[(n - <span class="number">1</span>) &amp; hash]</span><br><span class="line"></span><br><span class="line"><span class="comment">// Hashtable中的取余：hash &amp; 0x7FFFFFFF其实就是取hash的绝对值，然后直接对tab.length取余</span></span><br><span class="line"><span class="comment">// 0x7FFFFFFF转换成二进制就是第一位为0，后31位为1，这个操作也就是将符号位转为0（第一位为符号位），</span></span><br><span class="line"><span class="comment">// 而二进制中，符号位为0表示表示正数，这一步是防止计算出负数的下标，因为hash值可能为负</span></span><br><span class="line"><span class="comment">// 不用Math.abs是因为Math.abs(Integer.MAX_VALUE)越界，结果还是负数</span></span><br><span class="line"><span class="keyword">int</span> index = (hash &amp; <span class="number">0x7FFFFFFF</span>) % tab.length;</span><br></pre></td></tr></table></figure>

<p>&emsp;&emsp;而正是这个优化，导致了<code>HashMap</code>和<code>Hashtable</code>的许多其他区别：</p>
<ul>
<li><code>HashMap</code>的默认初始容量为<code>16</code>，也就是<code>2^4</code>，如果指定了一个容量，则<code>HashMap</code>不会直接用它，而是先找出第一个大于这个指定容量的<code>2^n</code>；而<code>Hashtable</code>的默认初始容量是<code>11</code>，<code>11</code>是一个质数，根据<code>hash</code>求下标时，质数能够让下标分配更加均匀，<code>Hashtable</code>会直接接收指定的初始容量；</li>
<li><code>HashMap</code>扩容时直接将数组大小乘<code>2</code>，因为<code>（2^n）×2 == 2^(n+1)</code>，仍然满足<code>2^n</code>；而<code>Hashtable</code>扩容是<code>乘2加1</code>，因为这样可以让一个质数很大概率还是一个质数；</li>
</ul>
<p>&emsp;<strong>（3）JDK1.8开始，HashMap结构变为数组+链表+红黑树</strong></p>
<p>&emsp;&emsp;在<code>JDK1.7</code>以前，<code>HashMap</code>和<code>Hashtable</code>的结构都是数组+链表的实现，但是从<code>JDK1.8</code>开始，<code>HashMap</code>变成了数组+链表+红黑树。这是因为，在<code>hash</code>取余的结果不均匀的情况下，节点可能集中在数组中的某几条链表上，导致链表过长。比如举一个极端的例子，所有的节点通过<code>hash</code>值计算出的下标都相等，此时所有的节点都在一条链表上，这个时候<code>HashMap</code>或者<code>Hashtable</code>就退化成了一个链表，查询的时间复杂度退化为了<code>O（n）</code>。为了避免这种情况的发生，从<code>JDK1.8</code>开始，<code>HashMap</code>中若某条链表的节点数达到了<code>8</code>个，就会将这条链表转换为红黑树，此时，对这条链表的查询效率就从<code>O（n）</code>提升为<code>O（logn）</code>。而<code>Hashtable</code>作为一个已经过时的容器，自然不会花时间对它进行复杂的优化。</p>
<br>

<h2 id="三、总结"><a href="#三、总结" class="headerlink" title="三、总结"></a>三、总结</h2><p>&emsp;&emsp;<code>Hashtable</code>是一个过时的容器，在开发当中，我们应该少去使用它，甚至根本不要使用它。在单线程的环境下，我们最好使用<code>HashMap</code>，而在多线程的环境下，应该使用<code>ConcurrentHashMap</code>，它的效率要远远高于<code>Hashtable</code>。上面最后提到的几点都和HashMap的实现有关，建议阅读我在前言中推荐的博客，了解<code>HashMap</code>的具体实现。</p>
<br>

<h2 id="四、参考"><a href="#四、参考" class="headerlink" title="四、参考"></a>四、参考</h2><ul>
<li><a href="https://blog.csdn.net/weixin_43871333/article/details/100888713" target="_blank" rel="noopener">https://blog.csdn.net/weixin_43871333/article/details/100888713</a></li>
</ul>

        </div>

        <blockquote class="post-copyright">
    
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    最后更新时间：<time datetime="2020-03-26T18:10:39.345Z" itemprop="dateUpdated">2020-03-27 02:10:39</time>
</span><br>


        
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